یونش الکتروافشانه

منبع یونیزاسیون الکتروافشانه (نانوافشانه)

یونیزاسیون الکتروافشانه (ESI) روشی است که در طیف‌سنجی جرمی برای تولید یونها با استفاده از یک الکتروافشانه مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آن یک ولتاژ بالا برای ایجاد یک آئروسل به یک مایع اعمال می‌شود. این ماده به ویژه در تولید یون از ماکرومولکولها بسیار مفید است زیرا در هنگام یونیزاسیون، چربی این مولکولها به قطعه غلبه می‌کند. یونیزاسیون الکتروافشانه با سایر فرایندهای یونیزاسیون (مانند دفع جذب / یونیزاسیون لیزر به کمک ماتریس) متفاوت است زیرا ممکن است یونهای چند بار شارژ تولید کند، به‌طور مؤثر دامنه جرم آنالایزر را برای پذیرش دستورها یکای جرم اتمی از میزان مشاهده شده در پروتئین‌ها و قطعات پلی پپتیدی مرتبط با آنها.[۱][۲]

تاریخ

نمودار یونیزاسیون الکتروافشانه در حالت مثبت: تحت ولتاژ بالا، مخروط تیلور جت قطره‌های مایع ساطع می‌کند. حلال حاصل از قطرات به تدریج تبخیر می‌شود، و آنها را بیشتر و بیشتر شارژ می‌کند. هنگامی که شارژ بیش از حد ریلی باشد، قطرات انفجاری از هم جدا می‌شوند و یک جریان از یونهای شارژ (مثبت) را به جای می‌گذارند

در سال ۱۸۸۲، لرد ریلی از نظر تئوریک حداکثر میزان شارژ قطره مایع را قبل از بیرون راندن جت‌های ریز مایعات تخمین زد.[۳] که هم‌اکنون به عنوان حد ریلی شناخته شده‌است.

در سال ۱۹۱۴، جان زلنی (John Zeleny) کارهایی را در مورد رفتار قطرات سیال در انتهای مویرگهای شیشه ای منتشر کرد و شواهدی را برای حالتهای مختلف الکترونیکی ارائه داد.[۴] ویلسون و تیلور[۵] و نولان در دهه 1920[۶] و مکی در سال ۱۹۳۱ در مورد الکترودپریپ تحقیق کردند.[۷] مخروط الکتروپراپی (که اکنون به عنوان مخروط تیلور شناخته می‌شود) توسط سر جفری اینگرام تیلور شرح داده شد.[۸]

اولین استفاده از یونیزاسیون الکتروسپری با طیف‌سنجی جرمی توسط مالکوم دول در سال ۱۹۶۸ گزارش شد.[۹][۱۰] جان بنت فن از اواخر دهه ۸۰ به دلیل توسعه طیف‌سنجی جرمی یونیزاسیون الکتروسپراس در سال ۱۹۸۰ جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.[۱۱]

مکانیسم یونش

اولین منبع یونیزاسیون الکتروسپری فن همراه با یک طیف‌سنج جرمی چهارگانه واحد است

در فرآیند یونش الکتروسپری، مایعی که حاوی آنالیت‌های مورد نظر است (معمولاً در غلظت‌های ۱۰−۶ تا ۱۰−۴ مولار[۱۲]) به وسیله تکنیک الکتروسپری به صورت آئروسل‌های ریز پراکنده می‌شود.[۱۳] این فرآیند شامل تبخیر وسیع حلال (که به آن “دسولوشن” نیز گفته می‌شود) است. حلال‌های معمول مورد استفاده برای این روش معمولاً با ترکیب آب و ترکیبات آلی فرار تهیه می‌شوند، مانند متانول[۱۴] و استونیتریل.

برای کاهش اندازه اولیه قطرات، معمولاً ترکیباتی که هدایت الکتریکی را افزایش می‌دهند (مانند اسید استیک) به محلول اضافه می‌شوند. این ترکیبات به عنوان منبع پروتون برای تسهیل فرآیند یونش عمل می‌کنند. در روش الکتروسپری با جریان بالا، می‌توان از نازک‌سازی با یک گاز بی‌خطر گرم، مانند نیتروژن یا دی‌اکسید کربن، به‌علاوه دمای بالای منبع یونش استفاده کرد.[۱۵]

ذرات آئروسل از طریق یک لوله مویین که اختلاف پتانسیل تقریباً ۳۰۰۰ ولت دارد، وارد اولین مرحله خلاء یک طیف‌سنج جرمی می‌شوند. این لوله می‌تواند گرم شود تا به تبخیر بیشتر حلال از قطرات باردار کمک کند. حلال از یک قطره باردار تبخیر می‌شود تا زمانی که با رسیدن به حد ریلی خود ناپایدار شود. در این نقطه، قطره تغییر شکل می‌دهد، زیرا دافعه الکترواستاتیکی بارهای هم‌نام در یک قطره با اندازه همیشه در حال کاهش، قوی‌تر از کشش سطحی می‌شود که قطره را کنار هم نگه می‌دارد.[۱۶] در این نقطه، قطره تحت شکافت کولمبی قرار می‌گیرد، به این ترتیب که قطره اصلی “منفجر” می‌شود و قطرات کوچک‌تر و پایدارتر زیادی ایجاد می‌کند. قطرات جدید تحت فرایند دسولوشن (حلال‌زدایی) و متعاقباً شکافت‌های کولمبی بیشتر قرار می‌گیرند. در طول شکافت، قطره درصد کمی از جرم خود (۱.۰–۲.۳٪) را به همراه درصد نسبتاً زیادی از بار خود (۱۰–۱۸٪) از دست می‌دهد.[۱۷][۱۸]

دو نظریه اصلی وجود دارد که فرایند تولید نهایی یون‌های فاز گاز را توضیح می‌دهند: مدل تبخیر یون (IEM) و مدل باقی‌مانده بار (CRM).

مدل IEM پیشنهاد می‌کند که هنگامی که قطره به یک شعاع خاص می‌رسد، شدت میدان الکتریکی در سطح قطره به حدی می‌رسد که می‌تواند به فرایند تبخیر میدان الکتریکی یون‌های حل‌شده کمک کند.[۱۹][۲۰]

از سوی دیگر، مدل CRM بیان می‌کند که قطرات الکتروسپری در چرخه‌های تبخیر و شکافت تشکیل می‌شوند که در نهایت منجر به تولید قطرات فرعی می‌شود که به طور متوسط حاوی یک یون آنالیتی یا کمتر هستند.[۹]

یون‌های فاز گاز پس از تبخیر مولکول‌های حلال باقی‌مانده شکل می‌گیرند و آنالیت را با بارهایی که قطره حمل می‌کرد، به جا می‌گذارند.

جستارهای وابسته

  • یونیزاسیون الکترونیکی پروب
  • یونیزاسیون الکتروشیمیایی فرسایش لیزر
  • یونیزه کردن اسپری صوتی

منابع

  1. ↑ Ho, CS; Chan MHM; Cheung RCK; Law LK; Lit LCW; Ng KF; Suen MWM; Tai HL (February 2003). "Electrospray Ionisation Mass Spectrometry: Principles and Clinical Applications". Clin Biochem Rev. 24 (1): 3–12. PMC 1853331. PMID 18568044.
  2. ↑ Pitt, James J (February 2009). "Principles and Applications of Liquid Chromatography-Mass Spectrometry in Clinical Biochemistry". Clin Biochem Rev. 30 (1): 19–34. PMC 2643089. PMID 19224008.
  3. ↑ Rayleigh, L. (1882). "On the Equilibrium of Liquid Conducting Masses charged with Electricity". Philosophical Magazine. 14 (87): 184–186. doi:10.1080/14786448208628425.
  4. ↑ Zeleny, J. (1914). "The electrical discharge from liquid points, and a hydrostatic method of measuring the electric intensity at their surfaces". Physical Review. 3 (2): 69–91. Bibcode:1914PhRv....3...69Z. doi:10.1103/PhysRev.3.69.
  5. ↑ Wilson, C. T.; G. I Taylor (1925). "The bursting of soap bubbles in a uniform electric field". Proc. Cambridge Philos. Soc. 22 (5): 728. Bibcode:1925PCPS...22..728W. doi:10.1017/S0305004100009609.
  6. ↑ Nolan, J. J. (1926). "Universal scaling laws for the disintegration of electrified drops". Proc. R. Ir. Acad. A. 37: 28.
  7. ↑ Macky, W. A. (October 1, 1931). "Some Investigations on the Deformation and Breaking of Water Drops in Strong Electric Fields". Proceedings of the Royal Society A. 133 (822): 565–587. Bibcode:1931RSPSA.133..565M. doi:10.1098/rspa.1931.0168.
  8. ↑ Geoffrey Taylor (1964). "Disintegration of Water Droplets in an Electric Field". Proceedings of the Royal Society A. 280 (1382): 383–397. Bibcode:1964RSPSA.280..383T. doi:10.1098/rspa.1964.0151. JSTOR 2415876.
  9. 1 2 Dole M, Mack LL, Hines RL, Mobley RC, Ferguson LD, Alice MB (1968). "Molecular Beams of Macroions". Journal of Chemical Physics. 49 (5): 2240–2249. Bibcode:1968JChPh..49.2240D. doi:10.1063/1.1670391.
  10. ↑ Birendra N. Pramanik; A.K. Ganguly; Michael L. Gross (28 February 2002). Applied Electrospray Mass Spectrometry: Practical Spectroscopy Series. CRC Press. pp. 4–. ISBN 978-0-8247-4419-9.
  11. ↑ "Press Release: The Nobel Prize in Chemistry 2002". The Nobel Foundation. 2002-10-09. Retrieved 2011-04-02.
  12. ↑ Gross, Jürgen H. (2017), "Electrospray Ionization", Mass Spectrometry (به انگلیسی), Cham: Springer International Publishing, pp. 721–778, doi:10.1007/978-3-319-54398-7_12, ISBN 978-3-319-54397-0, retrieved 2024-03-15
  13. ↑ Pozniak BP, Cole RB (2007). "Current Measurements within the Electrospray Emitter". J. Am. Soc. Mass Spectrom. 18 (4): 737–748. doi:10.1016/j.jasms.2006.11.012. PMID 17257852.
  14. ↑ Olumee; et al. (1998). "Droplet Dynamics Changes in Electrostatic Sprays of Methanol-Water Mixtures". J. Phys. Chem. A. 102 (46): 9154–9160. Bibcode:1998JPCA..102.9154O. CiteSeerX 10.1.1.661.5000. doi:10.1021/jp982027z.
  15. ↑ Fernández De La Mora J (2007). "The Fluid Dynamics of Taylor Cones". Annual Review of Fluid Mechanics. 39 (1): 217–243. Bibcode:2007AnRFM..39..217F. doi:10.1146/annurev.fluid.39.050905.110159.
  16. ↑ Cole, Richard B (2010). Electrospray and MALDI Mass Spectrometry: Fundamentals, Instrumentation, Practicalities, and Biological Applications (2 ed.). Wiley. p. 4. ISBN 978-0471741077.
  17. ↑ Li KY, Tu H, Ray AK (April 2005). "Charge limits on droplets during evaporation". Langmuir. 21 (9): 3786–94. doi:10.1021/la047973n. PMID 15835938.
  18. ↑ Kebarle P, Verkerk UH (2009). "Electrospray: from ions in solution to ions in the gas phase, what we know now". Mass Spectrom Rev. 28 (6): 898–917. Bibcode:2009MSRv...28..898K. doi:10.1002/mas.20247. PMID 19551695.
  19. ↑ Iribarne JV, Thomson BA (1976). "On the evaporation of small ions from charged droplets". Journal of Chemical Physics. 64 (6): 2287–2294. Bibcode:1976JChPh..64.2287I. doi:10.1063/1.432536.
  20. ↑ Nguyen S, Fenn JB (January 2007). "Gas-phase ions of solute species from charged droplets of solutions". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (4): 1111–7. Bibcode:2007PNAS..104.1111N. doi:10.1073/pnas.0609969104. PMC 1783130. PMID 17213314.

پیوند به بیرون

This article is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.